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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikationsvorrichtungen
und Verfahren und sie bezieht sich insbesondere auf drahtlose Endgeräte, Netze
und Systeme für
die Übertragung
von Paketdaten über
Funkkanäle.
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Die
folgenden Ausdrücke
werden in der folgenden Beschreibung verwendet und wie folgt definiert:
GSM
Global System for Mobile Communications, ein digitales drahtloses
Kommunikationssystem, das eine Zeitmultiplex-(TDMA)-Funkschnittstelle
verwendet.
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GPRS
General Packet Radio Service, ein GSM-Dienst der Phase 2+, bei dem
Funkressourcen für
den Datentransfer auf einer Blockbasis im Gegensatz zu einer leitungsvermittelten
Basis zugewiesen werden.
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MS
Mobile Station, Mobilstation, wie ein in der Hand haltbares zellulares
Telefon, ein in einem Fahrzeug installiertes zellulares Telefon,
eine persönliche
Kommunikationsvorrichtung, ein persönlicher Datenassistent (PDA),
der drahtlose Kommunikationsfähigkeiten
aufweist, ein drahtloses Kommunikationsmodul, das in oder mit einem
Computer installierbar ist, wie beispielsweise durch das Einstecken
in einen PCMCIA-Schlitz und im allgemeinen jede Vorrichtung, die
eine bidirektionale Kommunikation mit einem drahtlosen Netz ausführen kann.
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DL,
Downlink, Abwärtsverbindung:
eine Richtung vom drahtlosen Netz zur MS.
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UL,
Uplink, Aufwärtsverbindung:
eine Richtung von der MS zum drahtlosen Netz.
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PSI
Packet System Information, Paketsysteminformation (Nachricht)
PBCCH
Packet Broadcast Control Channel, Paketsendesteuerkanal, ein Abwärtsverbindungskanal,
um PSI-Nachrichten
zu senden.
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PACCH
Packet Associated Control Channel, paketverknüpfter Steuerkanal: ein logischer
Kanal, der verwendet wird, um Steuerblöcke zwischen dem Netz und der
MS auf demselben Kanal zu senden, auf dem Paketdatenblöcke gesandt
werden (das heißt
während
dem Paketdatentransfer).
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TBF
Temporary Block Flow, temporärer Blockfluss:
ein temporärer
Fluss von Paketdaten von der MS zum Netz (UL TBF) oder vom Netz
an die MS (DL TBF). Wenn die Richtung nicht spezifiziert ist bedeutet
TBF UL TBF, DL TBF oder beides.
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PTM
Packet Transfer Mode, Pakettransfermodus: ein Modus, bei dem die
MS Paketdaten empfängt,
Paketdaten sendet oder beides tut, das heißt, die MS hat aktive UL TBF,
DL TBF oder beide UL und DL TBFs.
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MultiRAT
Multi-Radio Access Technology, Multifunkzugriffstechnik: eine MS
hat sowohl die Fähigkeit
für 2G
(GSM) als auch 3G (UMTS), das heißt ein 2G-3G-Multimodustelefon,
das einen Dienst entweder in einem 2G oder einem 3G Netz erhalten kann.
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ETSI
TS 101 349, die Prozeduren der GPRS MAC/RLC-Schicht.
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Während des
anfänglichen
Erwerbens von PSI-Nachrichten,
beispielsweise nach einer Zellen(wieder)auswahl, kennt das Netz
nicht notwendigerweise, welche PSI-Nachrichten es an die MS senden
soll. Diese Problem tritt in weiteren Ausgaben stärker in
Erscheinung (beispielsweise solche die nach der Ausgabe 1997 (R97),
der Ausgabe 1998 (R98) und der Ausgabe 1999 (R99) kommen), da neue
PSI-Nachrichten eingeführt
werden. In der aktuellen Spezifizierung kann eine gegebene MS das Netzwerk
nicht darüber
informieren, welche PSI-Nachrichten es erwartet, vom Netz zu empfangen.
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Insbesondere
während
einem unspezifizierten Aktualisierungsverfahren muss die MS mindestens
eine Ausgabe jedes Typs einer PSI-Nachricht empfangen. Aktuell ist
die Paket-PSI-Statusnachricht nicht so spezifiziert, dass sie anzeigt,
welchen Typ oder welche Typen von PSI-Nachrichten die MS benötigt, um
eine Änderungsmarkierungsprüfung (change
mark checking) auszuführen.
Somit kann das aktuell spezifizierte Paket-PSI-Statusverfahren während eines
Teilerfassungsverfahrens nicht verwendet werden.
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Ein
erstes Ziel und ein erster Vorteil dieser Erfindung bestehen darin,
ein verbessertes Paketdatenverfahren zu liefern, das die vorangehenden
und andere Probleme überwindet.
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Ein
anderes Ziel und ein anderer Vorteil dieser Erfindung bestehen darin,
der MS eine Möglichkeit
zu geben, dem Netz anzuzeigen, welche PSI-Nachrichten sie vom Netz
benötigt.
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Die
Erfindung wird durch das unabhängige Verfahren
der Ansprüche
1, 3 und 17 und durch die unabhängige
Mobilstation des Anspruchs 13 definiert.
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Gemäß den hier
angegebenen Ausführungsformen
wird die MS befähigt,
das Netz ausdrücklich zu
informieren, welche PSI-Nachrichten sie empfangen muss, und in Erwiderung
darauf wird das Netz befähigt,
der MS nur solche PSI-Nachrichten zu senden, die sie benötigt. Somit
erfolgt eine bessere Verwendung des Spektrums der Paketdatenkanäle, und der
Datendurchsatz wird auch erhöht.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die MS einen laufenden
Pakettransfer während
des unspezifizierten Aktualisierungsverfahrens nicht aufheben muss,
was den Datendurchsatz weiter erhöht. Da der TBF nicht aufgehoben
werden muss, wird das Spektrum vollständiger genutzt und effizienter
zugewiesen, da während
einer konventionellen TBF-Aufhebung
Datenblöcke
während
die Dauer jedes PBCCH-Blocks, als auch bei den umgebenden Blöcken, durch
die Kanalkonfigurationsverzögerungen
und erforderlichen Einstellzeiten des digitalen Signalprozessors
(DSP) der MS nicht gesendet oder empfangen werden können.
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Ein
weiterer Vorteil der Ausführungsformen ist
der, dass aktuell spezifizierte Signalisierverfahren verwendet werden,
so dass es nicht notwendig ist, neue Signalisierverfahren zu spezifizieren.
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Die
oben angegebenen Merkmale und andere Merkmale der Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, wenn
diese in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen gelesen wird,
deutlicher.
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems,
das für das
Ausführen
der Lehren gemäß dieser
Erfindung geeignet ist;
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2 zeigt
konsistente Sätze
von Systeminformationsnachrichten;
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3 stellt
ein Beispiel einer PSI-Nachricht mit mehreren Vorkommen (instances)
dar, in diesem Beispiel PSI2 = vier Fälle, PSI2_CHANGE_MARK = 2;
und
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4 zeigt
die Informationselemente der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wenn
man zuerst die 1 betrachtet, so ist dort ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer Ausführungsform eines drahtlosen
Kommunikationssystems 1 gezeigt, das für das Ausführen dieser Erfindung geeignet
ist. Es wird angenommen, dass das System 1 eine Vielzahl
von Mobilstationen 100 umfasst. Zwei Mobilstationen (MSs)
sind zweckmäßigerweise
in der 1 gezeigt, wobei die eine mit MS#1 und die andere
mit MS#2 bezeichnet ist. 1 zeigt auch einen beispielhaften
Netzbetreiber, der beispielsweise einen GPRS-Unterstützungsknoten (GSN) 30 für das Verbinden
mit einem Telekommunikationsnetz, wie dem öffentlichen Telefonnetz (PSTN)
und/oder einem öffentlichen
Paketdatennetz (PDN), mindestens eine Basisstationssteuerung (BSC) 40 und
eine Vielzahl von Basis-Sendeempfänger-Stationen (BTS) 50,
die in einer Vorwärts-
oder Abwärtsverbindungs-(DL)-Richtung
sowohl physikalische als auch logische Kanäle an die Mobilstationen 100 gemäß einem
vorbestimmten Funkschnittstellenstandard übertragen, aufweist. Es existiert
auch ein umgekehrter oder Aufwärtsverbindungs-(UL)-Kommunikationspfad
von der Mobilstation 100 zum Netzbetreiber, der von der
Mobilstation ausgehenden Zugangsanforderungen und Verkehr befördert. Es
kann angenommen werden, dass jede BTS 50 eine Zelle unterstützt, in der
eine oder mehrere der MSs angeordnet sein können. Die MS 100 und
das Netz 2 verwenden das verbesserte PSI-Verfahren gemäß diesen
Lehren, wie das detaillierter weiter unten beschrieben wird.
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In
einer bevorzugten, aber nicht einschränkenden Ausführungsform
dieser Lehren kann der Funkschnittstellenstandard jedem Standard
entsprechen, der es ermöglicht,
dass Paketdatenübertragungen
mit den Mobilstationen 100 stattfinden, wie beispielsweise
ein Zugriff auf das Internet 70 und das Herabladen von
Webseiten. In der aktuell bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung
ist der Funkschnittstellenstandard eine Zeitmultiplex-(TDMA)-Funkschnittstelle,
die die hier beschriebenen verbesserten GPRS-Fähigkeiten unterstützt.
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Der
Netzbetreiber kann auch eine Systemnachrichtendienstzentrale (System
Message Service Center, SMSC) 60 einschließen, die
Nachrichten empfängt
und diese an die Mobilstationen 100 weitergibt, obwohl
jede drahtlose Nachrichtenübermittlungstechnik,
die Paketdaten verwenden kann, verwandt werden kann. Andere Typen
eines Nachrichtenübermittlungsdienstes
können
ergänzende
Datendienste (Supplementary Data Services) und einen, der sich aktuell
in der Entwicklung befindet und als Multimedianachrichtenübermittlungsdienst
(Multimedia Messaging Service, MMS) bekannt ist, umfassen, bei dem
Bildnachrichten, Videonachrichten, Audionachrichten, Textnachrichten,
ausführbare
Elemente und dergleichen und Kombinationen daraus zwischen einem
Netz und einer Mobilstation übertragen
werden können.
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Die
Mobilstation 100 umfasst typischerweise eine Mikrosteuereinheit
(MCU) 120, die einen Ausgang aufweist, der mit einer Anzeige 140 verbunden ist,
und einen Eingang, der mit einem Ausgang einer Tastatur oder eines
Tastenfeldes 160 verbunden ist. Die Mobilstation 100 kann
als ein in der Hand haltbares Funktelefon, wie ein zellulares Telefon
oder eine persönliche
Kommunikationsvorrichtung, betrachtet werden. Die Mobilstation 100 könnte auch
in einer Karte oder einem Modul enthalten sein, das während des
Gebrauchs mit einer anderen Vorrichtung verbunden wird. Beispielsweise
könnte
die Mobilstation 100 in einer PCMCIA-Karte oder einem ähnlichem Typ
einer Karte oder eines Moduls, das während des Gebrauchs in einer
tragbaren Datenverarbeitungsvorrichtung, wie einem Laptop oder einem
Notebook-Computer installiert wird, oder sogar ein Computer, der
von einem Benutzer getragen werden kann, sein.
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Es
wird angenommen, dass die MCU 120 einen Typ eines Speichers 130 einschließt oder
mit einem solchen verbunden ist, wobei dieser einen Nur-Lese-Speicher
(ROM) für
das Speichern eines Betriebsprogramms als auch einen Speicher mit wahlfreiem
Zugriff (RAM) für
das temporäre
Speichern erforderlicher Daten, einen Hilfsspeicher, der empfangende
Paketdaten, zu sendende Paketdaten und dergleichen speichert, umfasst.
Es wird auch angenommen, dass der Speicher 130 PSI- Nachrichten, die
weiter unten im Detail beschrieben werden, speichert. Ein getrenntes,
abnehmbares SIM (nicht gezeigt) kann ebenfalls vorgesehen werden,
wobei das SIM beispielsweise eine Liste eines bevorzugten öffentlichen
Landmobilnetzes (PLMN) und andere sich auf den Teilnehmer beziehende
Information speichert. Beim ROM wird für die Zwecke dieser Erfindung
angenommen, dass er ein Programm speichert, dass die MCU 120 befähigt, die
Softwareroutinen auszuführen,
Schichten und Protokolle speichert, die erforderlich sind, um das
Senden und Empfangen von Paketdaten gemäß den hier vorliegenden Lehren zu
implementieren, als auch um eine geeignete Benutzerschnittstelle
(UI) über
die Anzeige 140 und das Tastenfeld 160 mit einem
Benutzer zu liefern. Obwohl es nicht gezeigt ist, sind typischerweise
ein Mikrofon und ein Lautsprecher vorgesehen, um es dem Benutzer
zu ermöglichen,
Sprachverbindungen in einer konventionellen Art auszuführen. Ein
Paket-PSI-Status-Verarbeitungsmodul, das gemäß dieser Erfindung arbeitet,
ist allgemein als Block 260 gezeigt, obwohl diese Funktion
in der Praxis typischerweise durch Programminstruktionen, die im
Speicher 130 gespeichert sind, verkörpert wird.
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Die
Mobilstation 100 enthält
auch einen drahtlosen Abschnitt, der einen digitalen Signalprozessor
(DSP) 180 oder einen äquivalenten
Hochgeschwindigkeitsprozessor, als auch einen drahtlosen Sendeempfänger, der
aus einem Sender 200 und einem Empfänger 220 besteht,
wobei beide mit einer Antenne 240 für eine Kommunikation mit dem
Netzbetreiber verbunden sind, umfasst. Paketdaten werden durch die
Antenne 240 gemäß den hier
angegebenen Lehren gesendet und empfangen.
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Nachdem
nun eine geeignete Ausführungsform
eines drahtlosen Kommunikationsnetzes 2, einer Mobilstation 100 und
eines Gesamtsystems 1 für das
Verwirklichen dieser Erfindung beschrieben wurde, erfolgt nun eine
genauere Beschreibung dieser Erfindung.
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Diese
Lehren liefern ein Verfahren für
das Verwenden existierender Prozeduren und Nachrichten, um verschiedene
Typen des Erwerbs einer PSI-Nachricht während des Paketdatentransfermodus
zu handhaben. Dieses Erwerben der PSI-Nachricht umfasst ein anfängliches
Erwerben, bei dem die PSI-Nachrichten zum ersten Mal in der Zelle
empfangen werden. In diesem Fall ergibt sich das Problem, dass das
Netz 2 nicht weiß,
welche PSI-Nachrichten es an die MS 100 senden muss. Dies
ist insbesondere beim R99 und neueren Netzen der Fall, für die mehrere
optionale PSI-Nachrichtentypen definiert wurden. Die Erwerbung der
PSI-Nachrichten umfasst auch den Fall einer Aktualisierung, die
vom Netz 2 in einem PSI-CHANGE-FELD
in einer PS11-Nachricht spezifiziert ist, worin ein Satz von Nachrichten
explizit definiert sind und eine unspezifizierte Aktualisierung angeordnet
wird.
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Um
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung und die Vorteile, die bei ihrer Verwendung
erzielt werden, zu erhalten, erfolgt zunächst eine Beschreibung der
aktuellen Verwendung einer PSI-Nachricht und der Probleme, die sich
aus dem aktuell spezifizierten PSI-Nachrichtenverfahren ergeben.
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Beim
GPRS wird die Systeminformation, die Paketzugriffsparameter betrifft,
als PSI-Nachrichten gesendet, wenn die Zelle einen Steuerkanal unterstützt, der
dem GPRS zugewiesen ist (PBCCH). In diesem Fall wird erwartet, dass
die MS 100 alle gesendeten PSI-Nachrichten empfängt.
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Es
wird nun Bezug auf 2 genommen, um die verschiedenen
beispielhaften Typen von PSI-Nachrichten zu zeigen. Wenn ein PBCCH
in einer Zelle vorhanden ist, sendet das Netz 2 regelmäßig Paketsysteminformations-(PSI)-Nachrichten auf dem
PBCCH. Die PSI2 und PSI3bis Nachrichten und einige andere Typen
von PSI-Nachrichten können beim
mehrfachen Vorkommen gesendet werden. Auf der Basis der Information,
die in den PSI-Nachrichten gesendet wird, kann die MS 100 bestimmten,
ob und wie sie über
die aktuelle Zelle Zugang zum Netz 2 gewinnt.
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Wenn
mehrere Fälle
eines PSI-Nachrichtentyps auf dem PBCCH gesandt werden, wird erwartet, dass
die MS 100 einen konsistenten Satz des Typs der PSI-Nachricht
(oder Systeminformations-SI-Nachricht) empfängt. In einigen Fällen kann es
sein, dass mehr als ein Typ einer PSI-Nachricht in einen konsistenten
Satz aufgenommen wird, wie das in 2 gezeigt
ist. Als Beispiel bilden alle Vorkommen (1-8) der PSI2-Nachricht
einen konsistenten Satz.
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Betrachtet
man nun die 3, so wird ein konsistenter
Satz von Systeminformationsnachrichten durch einen PSI_Change_Mark-Parameter
identifiziert, der in jeder Nachricht im Satz eingeschlossen ist.
Alle PSI-Nachrichten in einem konsistenten Satz sind so spezifiziert,
dass sie denselben Wert des PSI_Change_Mark-Parameers aufweisen.
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Die
Gesamtzahl der Systeminformationsnachrichten eines gewissen Typs
in einem konsistenten Satz wird mit einem PSI_Count-Parameter, der
in jeder PSI-Nachricht des Satzes eingeschlossen ist, angezeigt.
Die Position eines gewissen Nachrichtenvorkommens (message instance)
im konsistenten Satz der Systeminformationsnachrichten wird durch einen
PSI_Index-Parameter
angezeigt.
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Der
PSI_Count-Parameter hat den Wert von N-1, wobei N die Anzahl des
Vorkommens des speziellen Nachrichtentyps, der im konsistenten Satz
vorhanden ist, ist. Der Parameter PSI_Index weist einen Bereich
von null bis N-1 auf. Andere Vorkommen eines speziellen Nachrichtentyps
in einem konsistenten Satz haben andere Werte des PSI_Index-Parameters.
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3 zeigt
ein Beispiel einer PSI-Nachricht mit mehreren Vorkommen: PSI2, vier
Vorkommen, PSI2_CHANGE_MARK = 2. Man beachte dieselben PSI_Change_Mark-Werte
als auch die zunehmenden Werte von PSI_Index.
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Im
Hinblick auf die Handhabung der Änderungsmarkierung
enthält
PSI1 eine Änderungsmarkierung
für den
gesamten Satz von PSI-Nachrichten (PBCCH_CHANGE_MARK). Diese Änderungsmarkierung
wird im Speicher 130 der MS 100 gespeichert und
für nachfolgende
Vergleiche verwendet. Die PSI1 wird alle 30 Sekunden aufgefrischt,
unabhängig davon
was für
Aktivitäten
die MS 100 ausführt.
Die PSI1 kann anzeigen, dass einige PSI-Nachrichten durch die MS 100 aufgefrischt
(das heißt
wieder empfangen) werden müssen.
Diese Auffrischanzeige (Parameter PBCCH_CHANGE_MARK und PSI_CHANGE_FIELD)
können
auf die folgenden zwei Arten angegeben werden. Die erste Technik
besteht darin, dass der Wert PBCCH_CHANGE_MARK um zwei oder mehr
erhöht
wird. In diesem Fall muss die MS 100 alle PSI-Nachrichten
nochmals empfangen. Die zweite Technik erhöht den Wert PBCCH_CHANGE_MARK
um eins, was anzeigt, dass die MS 100 den Wert des zugehörigen Parameters
PSI_CHANGE_FIELD prüfen
muss. Dieser Parameter kann anzeigen, dass: (a) die MS 100 dabei ist,
eine Aktualisierung eines spezifischen Typs einer PSI-Nachricht zu beginnen;
(b) dass die MS 100 dabei ist, eine Aktualisierung eines
unspezifischen Typs der PSI-Nachricht(en)
zu beginnen; oder c) dass die MS 100 dabei ist, eine Aktualisierung
eines unbekannten Typs von PSI-Nachrichten
zu beginnen (für zukünftige Erweiterungen
muss in diesem Fall die MS 100 keine PSI-Nachrichten auffrischen).
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In
jedem Fall, mit Ausnahme des Falls der unbekannten Aktualisierung,
wird erwartet, dass die MS 100 die Änderungsmarkierung von mindestens einem
Vorkommen jedes PSI-Nachrichtentyps,
der durch PSI_CHANGE_FIELD spezifiziert ist, empfängt und
prüft.
Wenn die Änderungsmarkierung
einen anderen Wert aufweist, als den, der im Speicher 130 gespeichert
ist, muss die MS 100 den gespeicherten PSI-Nachrichtensatz löschen und
das erneute Erwerben dieses speziellen PSI-Nachrichtensatzes beginnen.
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Im
Hinblick auf das Erwerben der PSI-Nachricht hebt, wenn sich die
MS 100 im Pakettransfermodus befindet, wenn die PSI-Erwerbung
angefordert wird, sie die TBF(s) auf, um einen PSI-Empfang auf dem
PBCCH zu ermöglichen.
Der PBCCH befindet sich in einem anderen physikalischen Kanal (das heißt, auf
einer anderen Abwärtsverbindungsfrequenz),
was impliziert, dass die MS 100 vom tatsächlichen
physikalischen Paketdatenkanal auf den PBCCH umschalten muss.
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Da
der DSP 180 nicht sofort zwischen physikalischen Kanälen umschalten
kann, muss der Datentransfer unterbrochen werden. Es muss also eine gewisse
Menge einer Kanaleinrichtungszeit vorgesehen werden. Weiterhin werden
im GPRS-System alle Datenblöcke
in vier aufeinander folgenden Funkbursts gesendet, was bedeutet,
dass dem MS 100 ein vollständiger Datenblock fehlt, sogar
wenn nur ein Burst fehlt. Wenn der TBF aufgehoben wird, ist dies typischerweise
der Fall. Als solches fehlen für
jeden PBCCH-Block der MS 100 drei Paketdatenblöcke (einer
entspricht dem tatsächlich
empfangenen PBCCH-Block, als auch die zwei Blöcke, die diesen umgeben). Dies
kann den Datenverkehr ernsthaft beeinträchtigen, da es viele PSI-Nachrichten
mit vielfachen Vorkommen geben kann.
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Auch
die Menge der PBCCH-Blöcke
pro Multirahmen (ein Konfigurationsparameter des Netzes 2) kann
bis zu vier betragen. Somit kann die TBF-Aufhebung zu einem vollständigen Halt
beim Paketdatenverkehr für
die Dauer des Aufhebens führen.
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Weiterhin
kann der Aussetzungsfall sogar noch schwerwiegender sein, wenn der
PSI-Nachrichtenempfang nicht optimiert ist (das heißt, die PSI-Nachrichten
werden nicht genau empfangen).
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Das
GPRS-System, wie es aktuell spezifiziert ist, liefert eine PAKET-PSI-STATUS-Nachricht, die
wenn sie vom Netz 2 unterstützt wird, bedeutet, dass das
Netz 2 befähigt
ist, das Senden von PSI-Nachrichten an die MS 100 auf dem
mit dem Paket verknüpften
Steuerkanal (PACCH) zu unterstützen.
Wie oben definiert wurde, ist der PACCH ein logischer Kanal, der
verwendet wird, um Steuerblöcke zwischen
dem Netz 2 und der MS 100 auf demselben (physikalischen)
Kanal, auf dem die Paketdatenblöcke
gesendet werden, zu senden. In diesem Fall wird der Paketdatentransfer
nur für
solche PSI-Nachrichtenblöcke, die
auf dem PACCH gesendet werden, unterbrochen, und der TBF muss nicht
für das
Empfangen von PSI-Nachrichten vom PBCCH aufgehoben werden.
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In
dieser Hinsicht ist die Aufwärtsverbindungsrichtung
(PACCH/U) eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung, wohingegen der PACCH in
der Abwärtsverbindungsrichtung
(PACCH/D) eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung
oder eine Punkt-zu-Mehrfachpunkt-Verbindung
ist, in Abhängigkeit
von den MSs 100, die auf dem PDCH konfiguriert sind. Typischerweise
wird der PDCH in der Abwärtsverbindungsrichtung
von einer Vielzahl von MSs 100 gemeinsam genutzt, und da
die PSI-Nachrichten Rundsendedaten sind, sind die PSI-Nachrichten
für eine
Vielzahl der MSs 100 gültig.
Da es typischerweise eine Anzahl von MSs 100 gibt, die
den Abwärtsverbindungs-PDCH
gemeinsam nutzen, helfen die Lehren dieser Erfindung diesen Mobilstationen
ebenfalls (in dem Fall, bei dem ein Abwärtsverbindungs-TBF für sie aktiv
ist), da der gemeinsam genutzte PDCH nicht erforderlich ist, um
unnötige PSI-Nachrichten
zu befördern.
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Die
Unterstützung
des PAKET-PSI-STATUS ist für
die MS 100 und das Netz 2 optional. Da jedoch mindesten
durch die Tatsache, dass die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht, die im
Netz 2 unterstützt
wird, die Verzögerung
der Zellenwiederauswahl reduziert wird, wird schließlich eine
weit verbreitete Unterstützung
dieses optionalen Merkmals erwartet, insbesondere im Hinblick darauf,
dass im GPRS R99 neue PSI-Nachrichtentypen
mit mehreren Vorkommen spezifiziert wurden. Man kann erwarten, dass
dies die Zellenwiederauswahlzeiten weiter erhöht. Es wird weiterhin erwartet,
dass zukünftige Versionen
der GPRS-Spezifikation zusätzliche
Information liefern, die auf dem PBCCH zu senden ist, als auch Information,
von der erwartet werden kann, dass sie sich häufig ändert (beispielsweise Ortsdienste,
Assistenzdaten, Werbungen, etc.). Es kann erwartet werden, dass
diese verschiedenen Faktoren die GPRS-Spezifikation in die Richtung
bewegen, die eine flexible, genaue und häufige Möglichkeit, um PSI-Nachrichten
aufzufrischen, erfordert.
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Wie
aktuell für
die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht spezifiziert ist (GSM TS 04.60, Ausgabe
1997 (Version 6.10.0) und Ausgabe 1999 (Version 8.6.0) (Absatz 5.5.1.4.3):
"5.5.1.2 Systeminformation
auf PBCCH.
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Wenn
der PBCCH in der bedienenden Zelle vorhanden ist, soll die Mobilstation
die PAKET-SYSTEM-INFORMATION-(PSI)-Nachrichten, die auf dem PBCCH gesendet
werden, empfangen. Die Parameter, die den zeitlichen Ablauf der
PSI-Nachrichten auf dem PBCCH bestimmen, werden in der PSI1-Nachricht
geliefert.
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Wenn
eine neue Zelle ausgewählt
wurde, bei der der PBCCH vorhanden ist, soll die Mobilstation eine
vollständige
Erwerbung der PBCCH-Nachrichten ausführen (siehe 5.5.1.4). Die Mobilstation
soll keinen Paketzugriff in der ausgewählten Zelle ausführen noch
in den Pakettransfermodus eintreten, bis sie:
- – die PAKET-SYSTEM-INFORMATION
TYP 1 Nachricht (PSI1) erworben hat;
- – einen
konsistenten Satz von PSI2-Nachrichten erworben hat; und
- – mindestens
einen Versuch unternommen hat, den kompletten Satz von PSI-Nachrichten
auf dem PBCCH zu empfangen.
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Als
eine Option kann, wenn das Netz die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht unterstützt, die
Mobilstation einen Paketzugriff ausführen und in den Pakettransfermodus
eintreten, sobald die PSI1-Nachricht und ein konsistenter Satz von
PSI2-Nachrichten empfangen wurden. In diesem Fall soll die Mobilstation
die Anforderung für
Systeminformation implementieren (siehe 5.5.1.4.3)."
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Durch
die Tatsache, dass es viele PSI-Nachrichten geben kann (was in späteren Ausgaben
von GPRS sicher der Fall ist), kann die Zellenwiederauswahlverzögerung (während dieser
Zeit können
die Paketdaten des Benutzers nicht gesendet oder empfangen werden)
signifikant reduziert werden unter Verwendung der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht.
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Der
Erfinder hat jedoch erkannt, dass gewisse Probleme bei der Verwendung
der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht, wie sie aktuell spezifiziert ist,
bestehen. Beispielsweise gibt die Spezifikation für die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
an (04.60, Absatz 5.5.1.4.3):
"Als eine Option kann die Mobilstation
die Anforderung für
ein Erwerben der Systeminformation implementieren, wenn das Netz
die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht unterstützt, wobei die Mobilstation dann
die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht an das Netz immer dann senden kann,
wenn ein Erwerben der PBCCH-Information
initiiert wird.
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Die
PAKET-PSI-STATUS-Nachricht soll den aktuellen Status der PSI-Nachrichten,
die in der Mobilstation gespeichert sind, anzeigen. Die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
wird an den PACCH gesandt, wenn sich die Mobilstation im Pakettransfermodus
befindet. Das erste Senden dieser Nachricht während des Erwerbs der PBCCH-Information
soll bei der ersten geeigneten Gelegenheit erfolgen, nachdem das
Erwerben initiiert ist."
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Der
Inhalt der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht ist in 04.60, Absatz 11.2.17
spezifiziert und in 4 gezeigt. In der Parameterfeldbeschreibung (04.60,
Absatz 11.2.17) ist ausgeführt:
"Empfangene PSI-Nachrichten-Liste
(Konstruktion) Diese Konstruktion enthält eine Liste korrekt empfangener
PSI-Nachrichten. In dieser Version des Protokolls können die
folgenden Nachrichtentypen in dieser Liste angezeigt werden: PSI2
(höchste
Priorität), PSI3,
PSI3bis, PSI4, PSIS, PSI3ter, PSI6, PSI7 und PSI8 (niedrigste Priorität). Der
Sender dieser Nachricht kann so viele Nachrichten in dieser Liste
anzeigen, wie in die Nachricht passen. Nachrichten werden gemäß dem Nachrichtentyp
in absteigender Prioritätsreihenfolge
aufgelistet. Wenn es mehr PSI-Nachrichten gibt als in dieser Liste
angezeigt werden können,
soll das Vorhandensein eines oder mehrerer zusätzlicher Nachrichtentypen am
Ende der Liste angezeigt werden.
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Wenn
der Sender dieser Nachricht eine PSI-Nachricht empfangen hat, die
ein Teil eines konsistenten Satzes von PSI-Nachrichten ist (siehe 5.5.2.1.4) kann
die Vorkommen-Bitmap anzeigen, welche Vorkommen dieses Nachrichtentyps
empfangen wurden."
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Wenn
man weiter auf 4 Bezug nimmt, so ist in der
Parameterfeldbeschreibung (04.60, Absatz 11.2.17) gesagt:
"Liste der empfangenen
unbekannten PSI-Nachrichten (Konstruktion).
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Diese
Konstruktion enthält
eine Liste von Nachrichtentypen, die auf dem PBCCH empfangen werden,
die nicht als PSI-Nachrichtentyp
erkannt werden. In dieser Version des Protokolls kann jeder Nachrichtentyp
mit Ausnahme von PSI1, PSI2, PSI3, PSI3bis, PSI3ter, PSI4, PSI5,
PSI6, PSI7 oder PSI8 in dieser Liste angezeigt werden. Der Sender
dieser Nachricht kann so viel Nachrichten in dieser Liste anzeigen,
wie sie in die Nachricht passen, die der Liste der empfangenen PSI-Nachrichten
folgt. Die Nachrichten werden nach dem Nachrichtentyp in der umgekehrten
Reihenfolge des Empfangs aufgelistet, beginnend mit dem neuesten
empfangenen Nachrichtentyp. Wenn es mehr Nachrichten gibt, als in
dieser Liste angezeigt werden können,
soll das Vorhandensein eines oder mehrerer zusätzlicher Nachrichtentypen am
Ende der Liste angezeigt werden."
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Solche
MSs 100, die eine frühere
Ausgabe unterstützen,
müssen
somit zuerst alle PSI-Nachrichtentypen empfangen, bevor sie dem
Netz 2 anzeigen können,
welche PSI-Nachrichten erkannt werden und welche nicht. Dies kann
ein Problem während des
anfänglichen
Erwerbungsverfahrens nach der Zellenwiederauswahl darstellen.
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R99
führt beispielsweise
optionale PSI-Nachrichtentypen
ein. Das Protokoll 04.60 gibt jedoch an, dass die MS 100 diese
Nachrichten verstehen und empfangen soll, aber sie bei der Entscheidung,
ob ein konsistenter Satz von PSI-Nachrichten empfangen wurde, nicht
als relevant betrachten soll. Eine strikte Interpretation der Protokollspezifikation
besteht darin, dass es R99 MSs 100 nicht gestattet wird,
die optionalen PSI-Nachrichten als unbekannt anzuzeigen. Somit kann
die MS 100 dem Netz 2 nicht anzeigen, welche PSI-Nachrichtentypen
von der MS 100 gefordert werden und welche nicht.
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Wenn
man die Probleme bei der Verwendung der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht, wie sie aktuell
spezifiziert ist, zusammenfasst, so muss die MS 100 alle
korrekt empfangenen PSI-Nachrichten in der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
anzeigen. Bei einer Initiierung jedoch, die durch die empfangende
PSI1 initiiert wird (in welcher PBCCH_CHANGE_MARK um eins erhöht wird,
und dann durch den Wert des PSI_CHANGE_FIELD angezeigt wird) gibt
es keinen Mechanismus, um das Netz 2 zu informieren, welche PSI-Nachrichten
die MS 100 empfangen muss. Die normale Anzeige, welche
PSI-Nachrichten die MS 100 empfangen und im Speicher 130 gespeichert hat,
ist nicht ausreichend, da das Netz 2 nicht weiß, wann
(oder ob) die MS 100 die PSI-Nachrichten, die auf dem PACCH
gesendet werden, dekodiert hat. In dieser Hinsicht sollte beachtet
werden, dass es ein Änderungsmarkierungsfeld
in der empfangenen PSI-Nachrichtenstruktur
gibt, aber das Änderungsmarkierungsfeld
(vom Netz 2) nur für
das Prüfen
verwendet wird, welche PSI-Nachrichten
vorher in der MS 100 gespeichert wurden (das sind alte
PSI-Nachrichten). Es sollte erinnert werden, dass die MS 100 mindestens
ein Vorkommen jedes PSI-Nachrichtentyps empfangen muss.
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In
R99 und späteren
Netzen gibt es optionale PSI-Nachrichten,
die R97, R98 und einige R99 kompatible MSs 100 nicht benötigen. Somit
muss das Netz 2 alle PSI-Nachrichten im Paketdatenkanal
senden. Das stellt eine klare Verschwendung des Spektrums dar und
beeinträchtigt
weiter den Datendurchsatz. Es sollte angemerkt werden, dass neue
optionale PSI-Nachrichten, die neuen Funktionen und/oder Merkmalen
der R99 und späteren
Versionen der GPRS-Spezifikationen
entsprechen, hinzugefügt
wurden und in der Zukunft hinzugefügt werden, womit das Problem
weiter vergrößert wird.
Für frühere Ausgaben
von GPRS MSs stellt diese eine Belastung, insbesondere im Pakettransfermodus, dar.
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Gemäß den Lehren
dieser Erfindung wird die MS 100 befähigt, dem Netz 2 implizit
anzuzeigen, welche PSI-Nachrichten
die MS 100 unterstützt
und während
unterschiedlicher PSI-Auffrischungssituationen benötigt, um
somit die Verwendung des Paketdatenkanals auf ein Minimum zu reduzieren.
Das Verfahren gemäß diesen
Lehren ist auf alle MSs 100 anwendbar, die GPRS und die
Verwendung der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
unterstützen,
wobei die ersten GPRS-fähigen
MSs eingeschlossen sind (das heißt solche, die verträglich mit
ETSI, Ausgabe 1997 sind).
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Um
dieses Verfahren zu verwirklichen, zeigt die MS 100 für jede PSI-Nachricht,
die sie unterstützt und
noch nicht empfangen hat, gemäß der folgenden Regel
in einer PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
das folgende an:
In der Liste der empfangenen PSI-Nachrichten
(siehe 4) – NACHRICHTENTYP:
eine binäre
Darstellung des (noch nicht empfangenen) PSI-Nachrichtentyps; und
PSIX_CHANGE_MARK: setze auf irgend einen Wert (es ist in keinem
Fall gültig).
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Die
MS 100 umfasst auch die optionalen Felder PSIX_COUNT und
InstanceBitmap und setzt jedes auf null.
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PSIX_COUNT
und InstanceBitmap zeigen an, dass die PSI-Nachricht ein Vorkommen aufweist und
setzen dieses Vorkommen als "nicht
empfangen". Auf
diese Weise wird eine minimale Anzahl von Bits der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
verwendet.
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Wie
hier definiert ist, ist eine PSI-Nachricht, die von der MS 100 unterstützt wird,
eine, die die MS 100 berücksichtigen muss gemäß der Spezifikation, die
die MS 100 unterstützt,
und die relevant ist, wenn eine Bestimmung erfolgt, ob ein konsistenter
Satz von Systeminformationsnachrichten von der MS 100 empfangen
wurde.
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Im
Hinblick auf den PAKET-PSI-STATUS, den unspezifizierten Fall, bei
einem Teilerwerb, das heißt
einem Erwerb, der von PSI1 initiiert wird (PBCCH_CHANGE_MARK um
eins erhöht
gefolgt von einer Untersuchung von PSI_CHANGE_FIEL), folgt die MS 100 einer
zweiten Regel zusätzlich
zu vorangehender erster Regel und schließt für jedes PSI-Nachricht, die
sie vollständig
empfangen hat (das heißt
ein konsistenter Satz des speziellen PSI-Nachrichtentyps wurde empfangen), den PSIX_COUNT
und InstanceBitmap in die PSI-Nachrichtenstruktur für diesen
speziellen PSI-Nachrichtentyp ein und setzt das erste Vorkommen
des PSI-Nachrichtentyps als "nicht
empfangen". Wenn weiterhin
ein PSI-Nachrichtentyp nur ein Vorkommen aufweist, entspricht dieser
Fall direkt der ersten oben angegebenen Regel.
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Insbesondere
wird die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht von der MS 100 gesendet,
um den aktuellen Status von PSI-Nachrichten
anzuzeigen, die im Speicher 130 gespeichert sind. Für solche PSI-Nachrichtentypen,
die die MS 100 auf der Basis der Merkmale, die die MS 100 unterstützt, als
relevant betrachtet (Nicht-GSM und Multi-Funk-Zugangstechnologie
(Multi-RAT-Fähigkeiten,
beispielsweise), und die sie erkennt auf der Basis der Version der
GPRS-Spezifikation gemäß der die
MS 100 implementiert ist, und für die optionalen PSI-Nachrichtentypen,
das Senden der Nachricht in der Zelle durch das Netz 2 in
der PSI2-Nachricht angezeigt wurde, arbeitet die MS 100,
um anzuzeigen, dass der PSI-Nachrichtentyp empfangen wurde. Dies
gilt auch in dem Fall, dass der PSI-Nachrichtentyp noch nicht von der MS 100 empfangen
wurde. Dies wird von der MS 100 angezeigt, durch das Einschließen der
optionalen Felder PSIX_COUNT und InstanceBitmap, und das Setzen
ihrer jeweiligen Felder auf null für den speziellen PSI-Nachrichtentyp
in der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht. In Erwiderung darauf bestimmt
das Netz 2, dass die MS 100 den speziellen PSI-Nachrichtentyp
nicht empfangen hat, und beachtet die angezeigte PSI_CHANGE_MARK
in der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
nicht.
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Im
Multi-RAT-Fall sei angemerkt, dass die Spezifikation GPRS R99 neue
PSI3-Serien-PSI-Nachrichten liefert (die aktuell als PSI3ter bezeichnet
werden), um eine Beschreibung möglicher 3G-Nachbarzellen
für Zwecke
der Neuauswahl anzugeben. In dieser Hinsicht werden existierende PSI-Nachrichten
(beispielsweise PSI5) erweitert, um gewisse 3G-Nachbarzelleninformation
und Instruktionen einzuschließen,
um Messungen der 3G-Zellen auszuführen, während sie einen Dienst in einer 2G-Zelle
empfängt.
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Während des
Teilerwerbs von PSI-Nachrichten (04.60, Absatz 5.5.1.4) zeigt die
MS 100 für
jeden PSI-Nachrichtentyp,
den sie für
die Prüfung
der einzelnen Werte PSIx_CHANGE_MARK dekodieren muss an, dass mindestens
ein Vorkommen dieses PSI-Nachrichtentyps noch nicht empfangen wurde. In
dem Fall, dass der PSI-Nachrichtentyp nur ein Vorkommen aufweist,
zeigt die MS 100 an, dass die PSI-Nachricht noch nicht empfangen wurde
und füllt die
PAKET-PSI-STATUS-Nachricht,
wie das spezifiziert ist.
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Gemäß einer
konventionellen Praxis wird die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht auf dem PACCH gesendet,
wenn sich die MS 100 im Pakettransfermodus befindet. Das
erste Senden dieser Nachricht während
des Erwerbs der PBCCH-Information findet während der ersten geeigneten
Gelegenheit statt, nachdem der Erwerb initiiert wurde.
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Während des
Erwerbs der PBCCH-Information kann die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
bis zu vier Mal an das Netz 2 gesandt werden. Das zweite Senden
der PAKET-PSI-STATUS-Nachricht
findet bei der ersten passenden Gelegenheit mindestens eine Sekunde,
nachdem die Nachricht das erste Mal gesendet wurde, statt. Weitere Übertragungen
dieser Nachricht finden statt bei der ersten geeigneten Gelegenheit
mindestens zwei Sekunden, nachdem die Nachricht das erste Mal gesendet
wurde.
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Die
PAKET-PSI-STATUS-Nachricht wird nicht gesendet, wenn die MS 100 begonnen
hat, ihre TBF(s) aufzuheben, um die erforderlichen PSI-Nachrichten
auf dem PBCCH zu empfangen. Zusätzlich wird
die PAKET-PSI-STATUS-Nachricht nicht gesendet, wenn die MS 100 den
kompletten Satz von PSI-Nachrichten
auf dem PBCCH erworben hat.
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Die
Vorteil der Verwendung dieses Verfahrens umfassen das Folgende.
Zuerst kann das Verfahren verwendet werden, ohne dass eine Änderung der
aktuell spezifizierten Funkschnittstelle zwischen der MS 100 und
dem Netz 2 erforderlich ist. Als zweites werden durch dieses
Verfahren unnötige TBF-Aufhebungen
minimiert, wegen der Verwendung desselben physikalischen Kanals
PAKET-PSI-STATUS-Nachrichtenverfahrens
für PSI-Aktualisierungen
(nämlich
diejenigen, die durch PSI1 angezeigt sind) im Pakettransfermodus.
Wie oben diskutiert wurde, beeinflussen TBF-Aufhebungen den Paketdatendurchsatz
negativ und können
zu einem kompletten Halt des Datentransfers für die Dauer des Empfangs der
PSI-Nachricht führen.
Das Senden der PSI-Nachrichten
an die MS 100 im Pakettransfermodus "stiehlt" nur solche Funkblöcke, innerhalb derer die PSI-Nachrichten
gesendet werden, im Vergleich zum Fall des TBF-Aufhebens, bei dem zusätzliche
Funkblöcke
durch die Kanalkonfigurationseinstellzeiten und andere Verzögerungen vermisst
werden. Ein dritter Vorteil der Verwendung dieses Verfahrens besteht
darin, dass alle MSs 100 unabhängig von der Protokollausgabe,
die sie unterstützen,
befähigt
werden, dem Netz 2 anzuzeigen, welche PSI-Nachrichten sie
benötigen.
Wenn das Netz 2 neue PSI-Nachrichten einführt, hat
das Netz 2 Kenntnis darüber,
welche PSI-Nachricht(en) an eine spezielle MS 100 zu senden
sind, da jede MS 100 ausdrückliche anzeigen kann, welche
PSI-Nachrichten sie zu empfangen erwartet. Dies erhöht die Nutzung
der Funkkanalbandbreiten und Ressourcen, was zu einer Erhöhung des
Datendurchsatzes führt.